Zosilnenie protinádorovej imunity odstránením nádoru časticami alfa, protónmi alebo žiarením uhlíkových iónov a jeho posilnenie kombináciou s imunoadjuvantmi alebo inhibítormi imunosupresorových buniek a kontrolných molekúl 2. časť

3.3. Časticové a fotónové žiarenie a hypoxia

Biologické účinky fotónového žiarenia sú silne závislé od prítomnosti kyslíka, čo môže tiež ovplyvniť stimuláciu protinádorovej imunitnej odpovede. Hlavným mechanizmom toho, ako žiarenie s nízkym lineárnym prenosom energie (LET) vyvoláva poškodenie, je tvorba radikálových foriem kyslíka [25]. Jednou z hlavných príčin zlyhania rádioterapie je nádorová hypoxia [26].

Protinádorová imunitná odpoveď a imunita spolu úzko súvisia. Imunita označuje schopnosť tela odolávať invázii cudzích patogénov, zatiaľ čo protinádorová imunitná odpoveď označuje schopnosť tela reagovať na rakovinové bunky. Sila imunity priamo určuje zabíjací účinok tela na rakovinové bunky. Telo so silnejšími imunitnými funkciami môže lepšie brzdiť rast a šírenie rakovinových buniek.

V imunitnej odpovedi sú T bunky a B bunky veľmi dôležité imunitné bunky. CD8 plus T bunky v T bunkách sú bunky, ktoré môžu priamo zabíjať rakovinové bunky a dokážu rozpoznať a zabiť rakovinové bunky rozpoznaním a naviazaním sa na nádorové antigény. B bunky môžu produkovať protilátky, ktoré pomôžu telu lepšie rozpoznať rakovinové bunky a posilniť imunitnú odpoveď.

Zlepšenie imunity preto môže zvýšiť odolnosť tela voči rakovinovým bunkám, čím sa zníži tvorba a šírenie rakovinových buniek. Zároveň sa zlepšením imunity môže zvýšiť aj odolnosť organizmu voči iným patogénom, čím sa zabezpečí zdravie organizmu. Preto je zlepšenie imunity a podpora protinádorovej imunitnej odpovede jedným z dôležitých prostriedkov prevencie a liečby nádorov. Je vidieť, že si musíme zlepšiť imunitu. Cistanche dokáže výrazne zlepšiť imunitu. Polysacharidy v mäse môžu regulovať imunitnú odpoveď ľudského imunitného systému, zlepšiť stresovú schopnosť imunitných buniek a zvýšiť baktericídny účinok imunitných buniek.

Kliknite na zdravotné prínosy cistanche

Pomer zvýšenia kyslíka (OER) alebo účinok zvýšenia kyslíka v rádiobiológii sa týka zvýšenia terapeutického alebo škodlivého účinku ionizujúceho žiarenia v dôsledku prítomnosti kyslíka. OER sa tradične definuje ako pomer dávok žiarenia pri nedostatku kyslíka v porovnaní s nedostatkom kyslíka pre rovnaký biologický účinok. Maximálna OER závisí hlavne od ionizačnej hustoty alebo LET žiarenia. Žiarenie s vyššou LET a vyššou relatívnou biologickou účinnosťou (RBE) je menej závislé od kyslíka v tkanivách cicavčích buniek. Ukázalo sa, že vysoké žiarenie LET, ako napríklad častice alfa, má hodnoty OER takmer 1, čo naznačuje, že kyslík nemá takmer žiadny vplyv na citlivosť buniek na žiarenie.

Štúdie ukázali, že ťažké ióny prekonávajú nádorovú rádiorezistenciu spôsobenú nadmernou expresiou Bcl{0}}, mutáciami p53 a intratumorovou hypoxiou a majú antiangiogénny a antimetastatický potenciál. [27]. Po ožiarení fotónom boli prežitie a životaschopnosť normoxických buniek významne nižšie ako u hypoxických buniek pri všetkých analyzovaných dávkach. Na rozdiel od toho sa bunková smrť indukovaná alfa žiaričom Bi-213 anti-EGFR-MAb ukázala ako nezávislá od bunkovej oxygenácie [28]. Štúdie navyše ukázali, že vysokofrekvenčný emitor častíc Ra-223 je vhodnejší na liečbu hypoxických nádorových buniek ako ožarovanie Augerovým elektrónom/- alebo beta žiaričom s nízkym LET Re-188 [ 29].

Uhlíkové ióny sú vzhľadom na mechanizmus priameho poškodenia DNA, ktorý využívajú, tiež relatívne nezávislé od bunkového cyklu a okysličovania a možno ich použiť na liečbu hypoxických a rádiorezistentných ochorení [30]. Huang a spolupracovníci vykonali priame porovnanie účinkov fotónového, protónového a uhlíkového iónového žiarenia v normoxických a hypoxických podmienkach. Štyri ľudské nádorové bunkové línie boli ožiarené 4 Gray (fyzická dávka) a všetky typy žiarenia mohli významne inhibovať tvorbu kolónií nádorových buniek pri normoxii. Avšak účinnosť fotónového a protónového žiarenia bola znížená pri hypoxii. Uhlíkové iónové žiarenie môže stále inhibovať tvorbu kolónií [31].

Hoci všeobecné tvrdenie je, že poškodenie s vysokým LET je menej citlivé na hladiny kyslíka, bolo hlásené, že bunky s nedostatkom opravy DNA boli citlivejšie na žiarenie s vysokým LET za hypoxických podmienok ako v kontrolách divokého typu. Zistenia naznačujú, že oprava poškodenia spôsobeného žiarením vysokým LET v hypoxických podmienkach vyžaduje nielen cestu opravy HR, ale aj poly (ADP-ribóza) polymerázu (PARP). Táto štúdia naznačuje, že inhibícia opravy DNA môže byť potenciálnou stratégiou na zvýšenie účinnosti rádioterapie s uhlíkovými iónmi pri zacielení na hypoxické oblasti nádoru [32].

Na rozdiel od vyššie uvedených štúdií sa tvrdilo, že kyslík nemá priamy vplyv na radiáciou vyvolané poškodenie DNA rôznymi kvalitami žiarenia a hypoxia neobmedzuje poškodenie DNA vyvolané Ra-223, Re-188 alebo Tc-99m. Účinky žiarenia závislé od dávky boli porovnateľné pre žiariče alfa a vysokoenergetické aj nízkoenergetické elektrónové žiariče [33].

4. Protinádorová imunita môže byť spustená radiačnou terapiou sprostredkovaným zrušením nádoru

RT sa široko používa s liečebným alebo paliatívnym zámerom v klinickom manažmente viacerých druhov rakoviny. Hoci je zameraný hlavne na priame zabíjanie nádorových buniek, pribúdajúce dôkazy naznačujú, že žiarenie môže zmeniť nádor tak, aby sa stal imunostimulačným prostredím. Prvé správy popisovali elimináciu neožiarených lézií po fotónovom ožiarení iných nádorových lézií. Tento jav sa nazýval „abskopálny efekt“ [4,5], účinok, ktorý sa neskôr pripisoval indukcii protinádorovej imunity [34]. Abskopálne účinky spôsobené samotným ožiarením zostávajú na klinikách zriedkavým javom a zahŕňajú rovnováhu medzi imunogénnymi a imunosupresívnymi účinkami žiarenia. Z klinického hľadiska, ak možno radiačnú liečbu optimalizovať na podporu protinádorovej imunity, mohlo by to zvýšiť šance na dosiahnutie lokálnej kontroly rakoviny a boj proti rastu mikrometastáz.

Značný počet správ sa zaoberal týmto problémom a experimentálne údaje by mohli naznačovať, že poškodenie tkaniva vyvolané fotónovým žiarením spúšťa produkciu generických „nebezpečných“ signálov, ktoré mobilizujú vrodený a adaptívny imunitný systém. Nebezpečné mikroprostredie vyvoláva DC-sprostredkovanú antigén-špecifickú imunitnú odpoveď [35–37]. Niekoľko prehľadových článkov zhromaždilo informácie o vplyve RT na nádorovú imunitu vrátane antigénov spojených s nádorom, buniek prezentujúcich antigén, efektorových mechanizmov a mikroprostredia nádoru [38,39]. Interakcie medzi ožiarením a imunitnou odpoveďou sú komplikované a na ich optimalizáciu bude potrebné posúdiť imunitnú odpoveď na rádioterapiu na úrovni pacienta a nájsť prístupy, ktoré budú predpovedať interakciu imunoterapie s rádioterapiou. To môže umožniť vývoj rádioterapeutických režimov vhodnejších na kombináciu s imunoterapiou [40].

Vzájomný vzťah medzi žiarením a imunitnou odpoveďou môže fungovať oboma spôsobmi. V zaujímavom literárnom prehľade predklinických a klinických štúdií Vanneste a spolupracovníci analyzovali účinky faktora zosilňujúceho žiarenie imunoterapie na lokálny nádor v porovnaní s inými tradičnými senzibilizátormi žiarenia. Ich výsledky naznačujú, že pri rovnakej dávke RT sa dosiahla vyššia lokálna kontrola kombináciou imunoterapie a RT v predklinických podmienkach. Navrhujú teda použitie kombinovanej RT a imunoterapie na zlepšenie lokálnej kontroly nádoru v klinických podmienkach bez exacerbácie toxicity [41].

5. Aktivácia protinádorovej imunity pomocou PRT nádorov

Liečba rakoviny pomocou žiarenia častíc vyvoláva niekoľko dôležitých otázok:

1. Môže deštrukcia nádorov sprostredkovaná časticami alfa, protónmi a ťažkými iónmi spustiť protinádorovú imunitu?

2. Je v tomto smere žiarenie na báze častíc efektívnejšie ako žiarenie fotónov?

3. Môže byť radiáciou indukovaná protinádorová imunita ďalej rozšírená manipuláciou imunitnej odpovede?

Na zodpovedanie týchto otázok sa uskutočnili štúdie využívajúce žiarenie častíc a meranie protinádorovej imunity. Protinádorová imunita v experimentálnych systémoch môže byť najlepšie určená in vivo indukciou rezistencie na provokáciu nádorových buniek po primárnej deštrukcii nádoru a objavením sa lymfocytov, ktoré môžu špecificky zabíjať nádorové bunky. In vitro možno pozorovať účinky na imunitnú funkciu závislé od žiarenia prostredníctvom prejavov imunitne podmienených zmien v nádorových bunkách. U ľudí je konečným znakom aktivácie imunity závislej od žiarenia abskopálny efekt.

V niekoľkých štúdiách s rôznymi rádioaktívnymi zdrojmi bolo zaznamenané posilnenie protinádorovej imunity po deštrukcii nádoru sprostredkovanej alfa-časticami.

Analýza protinádorovej aktivity závislej od imunitnej odpovede po intratumorálnej liečbe alfa časticami odhalila, že rádioterapia založená na Ra-224-, DaRT, ponúka techniku ​​na elimináciu lokálnych a vzdialených malígnych buniek, bez ohľadu na ich stav replikácie, stimuláciou špecifických protinádorová imunita prostredníctvom prísunu nádorových antigénov zo zničeného nádoru [42].

V sérii experimentov boli myši so slabo imunogénnym adenokarcinómom DA3 alebo vysoko imunogénnym karcinómom hrubého čreva CT26 liečené drôtmi naplnenými Ra224- (DaRT semená). V oboch typoch nádorov bol rast nádoru významne spomalený u myší liečených alfa-žiarením a u zvierat sa vyvinula rezistencia na provokáciu nádoru. Vo vysoko metastatickom modeli DA3 liečba znížila prevalenciu pľúcnych metastáz z 93 percent u kontrolných myší na 56 percent v skupine s DaRT [43].

Ošetrenie alfa časticami by mohlo zvýšiť pravdepodobnosť imunitnej odpovede, ktorá môže viesť k abskopálnym účinkom. U pacienta s kožným SCC liečeným intratumorálnymi Ra{0}}naloženými semenami bolo zmenšenie lézie evidentné po 28 dňoch a úplná remisia liečenej lézie bola pozorovaná po 76 dňoch. Dve ďalšie neliečené vzdialené lézie tiež zmizli, čo by mohlo byť spojené s imunitne sprostredkovanou odpoveďou. Rok po liečbe bola pozorovaná úplná remisia liečenej lézie, ako aj spontánna regresia neliečených vzdialených [23].

Použitím ožiarenia myšacieho adenokarcinómu MC-38 bizmutom{0}} sa ukázalo, že bola indukovaná ochranná protinádorová odpoveď, ktorú sprostredkúvajú nádorovo špecifické T bunky. Ožarovanie teda môže stimulovať adaptívnu imunitu, vyvolať účinnú protinádorovú ochranu, a preto je induktorom imunogénnej bunkovej smrti [44]. Ďalšiu demonštráciu abolície nádoru na základe alfa žiarenia a imunostimulácie opísali Urbanska a kolegovia [45]. Nanočastice navrhnuté tak, aby sa zamerali na melanokortínový-1 receptor exprimovaný na melanóme (melanóm B16), boli naplnené žiaričom alfa častíc, Actinium{10}}. Liečba myší s B16-melanómom viedla k zmenám frakcií naivných a aktivovaných CD8 T buniek, Th1 a regulačných T buniek, nezrelých dendritických buniek, monocytov, makrofágov MΦ a M1 a aktivovaných prirodzených zabíjačských buniek v nádorové mikroprostredie. Liečba tiež upregulovala genóm zápalových cytokínov a adaptívne imunitné dráhy [45].

Uvádza sa tiež, že protónové a uhlíkové iónové žiarenie stimuluje imunitnú odpoveď po liečbe nádorov. Väčšina týchto štúdií uvádza skôr zvýšenie zložiek súvisiacich s imunitnou odpoveďou na nádorových bunkách in vitro ako priamu stimuláciu špecifickej protinádorovej imunity in vivo.

Expresia TAA spojených s HLA-, ICAM-1-, kalretikulínom a triedou MHC 1-, ktoré sú dôležité pri rozpoznávaní cieľových buniek T bunkami, sa analyzovala po protónovom žiarení. Protónové žiarenie buniek rakoviny prostaty, prsníka, pľúc a chordómu upregulovalo expresiu týchto prvkov imunogénnej modulácie. Navyše, stupeň upregulácie týchto molekúl bol podobný tomu, ktorý sa pozoroval po ekvivalentnom vystavení fotónovému žiareniu [46]. V podobnej štúdii výskumníci porovnávali expresiu kalretikulínu (ekto-CRT) vo viacerých bunkových líniách ľudského karcinómu po ožiarení protónom a uhlíkovým iónom v porovnaní s fotónovým žiarením. Kalretikulín je dôležitým indikátorom smrti imunitných buniek (ICD).

Všetky tri typy žiarenia zvýšili expozíciu ekto-CRT, pričom protónové a fotónové žiarenie boli rovnako účinné, zatiaľ čo ión uhlíka vykazoval odlišnú účinnosť v porovnaní s fotónom a protónom [47]. Durante a Formenti [48] tvrdia, že časticové žiarenie môže byť účinnejšie ako röntgenové žiarenie, ak sa používa v kombinácii s imunoterapiou. Protóny a ťažké ióny majú fyzikálne výhody v porovnaní s röntgenovými lúčmi a vedú k zníženiu poškodenia krvných lymfocytov, ktoré sú potrebné pre účinnú imunitnú odpoveď.

Ďalší príklad komplikovaného vzájomného vzťahu medzi zložkami ožarovania a imunitnej odpovede a ich vplyvom na vývoj nádoru bol odhalený v zaujímavej štúdii Beheshtiho a spolupracovníkov [49]. Zistili, že nádory odvodené od myšího Lewisovho pľúcneho karcinómu (LLC) sa vyvíjajú rýchlejšie u syngénnych dospievajúcich (68 dní) v porovnaní so starými (736 dní) myšami C57BL/6. Tieto rozdiely boli ďalej zosilnené celotelovým protónovým ožarovaním so zvýšenou inhibíciou v nádoroch pestovaných u starých myší. Prostredníctvom sieťovej analýzy sa ukázalo, že dva kľúčové cytokíny, TGFb1 a TGFb2, prispievajú k pomalšiemu postupu nádoru pozorovanému u starých myší ožiarených protónmi v porovnaní s tým u neožiarených starých myší [49].

V klinickej štúdii Brenneman a kol. [50] prezentovali údaje o abskopálnom účinku pri inoperabilnom metastatickom retroperitoneálnom sarkóme (RPS) liečenom protónovým žiarením. Pacient s inoperabilným, metastatickým, neklasifikovaným okrúhlym RPS bol liečený paliatívnou protónovou rádioterapiou len do primárneho nádoru. Po dokončení rádioterapie pacient preukázal úplnú regresiu všetkých neožiarených metastáz a takmer úplnú odpoveď primárnej lézie bez ďalšej liečby.

6. Zosilnenie časticovo-žiarením sprostredkovanej protinádorovej imunity imunomanipuláciou

Na maximalizáciu eliminácie rakoviny a prevenciu mechanizmov úniku z nádoru sa v predklinických a klinických podmienkach testovali kombinácie žiarenia častíc a imunomodulačných činidiel, ktoré sú schopné zosilniť imunitnú odpoveď.

Tieto štúdie zahŕňajú použitie nasledujúcich látok:

1. Látky, ktoré stimulujú zložky imunitnej odpovede. Patria sem mikrobiálne alebo chemické imunoadjuvans, nádorové vakcíny a cytokíny. Takéto imunostimulátory môžu podporovať aktivitu dendritických buniek a/alebo T lymfocytov.

2. Látky, ktoré inhibujú bunky a molekuly, ktoré potláčajú protinádorové imunitné reakcie. Patria sem látky, ktoré inhibujú funkciu alebo vyčerpávajú imunosupresorové bunky, ako sú myeloidné supresorové bunky (MDSC) alebo regulačné T bunky (Tregs), alebo inhibítory supresívnej funkcie imunologických kontrolných molekúl (CTLA-4, PD{ {4}} a PD L1).

3. Adoptívny transfer protinádorových T lymfocytov alebo protilátok.

6.1. Komponenty stimulujúce imunitnú odpoveď

6.1.1. Imunoadjuvanciá

Rodina Toll-like receptorov je exprimovaná hlavne v imunitných bunkách, kde sníma molekulárne vzorce spojené s patogénom a iniciuje vrodenú imunitnú odpoveď. Agonisty (ligandy) Toll-like receptorov (TLR) demonštrujú terapeutický prísľub ako imunologické adjuvans pre protirakovinovú imunoterapiu. Ligácia Toll-like receptorov vedie k indukcii silných imunitných reakcií, ktoré môžu byť namierené proti antigénom spojeným s nádorom. Dnes je známe, že 13 rôznych TLR sa exprimuje u cicavcov (10 u ľudí) a proteíny rodiny TLR boli identifikované v evolučne vzdialených organizmoch vrátane rýb a rastlín.

Agonisty TLR boli zaradené do zoznamu imunoterapeutických činidiel s najvyšším potenciálom liečiť rakovinu National Cancer Institute. Doteraz boli regulačnými agentúrami USA schválené tri agonisty TLR na použitie u pacientov s rakovinou. Okrem toho sa v posledných rokoch intenzívne skúmal potenciál doteraz experimentálnych ligandov TLR sprostredkovať klinicky užitočné imunostimulačné účinky. Bol publikovaný súhrn nedávnych predklinických a klinických pokrokov vo vývoji agonistov TLR na liečbu rakoviny [51]. Účinky stimulácie TLR pri rakovine, expresia rôznych TLR v rôznych typoch nádorov a úloha TLR v protirakovinovej imunite a odmietnutí nádoru boli tiež diskutované v nedávnom prehľade [52].

Jedným z agonistov TLR schválených na liečbu rakoviny je Imiquimod (agonista TLR7) (malý nenukleozidový imidazochinolín pôvodne známy ako S-26308 alebo R{3}}). Podobne ako iné imidazochinolíny (napr. S-27609), ukázalo sa, že imichimod pôsobí in vivo ako silný induktor imunostimulačných cytokínov vrátane IFN , TNF a interleukínu (IL)-1 a IL{{6 }} a prejavovať konzistentné protinádorové účinky.

Nemetylované oligodeoxynukleotidy obsahujúce CpG sú silné agonisty TLR (TLR9) a aktivátory protinádorovej imunity a funkcie dendritických buniek. CpG sa používal v mnohých štúdiách v kombinácii s takmer všetkými aboličnými modalitami a zistilo sa, že významne zosilňuje protinádorovú imunitnú odpoveď spustenú deštrukciou nádoru abolizáciou [6]. Intracelulárne signálne dráhy, ktoré spájajú ligáciu TLR s imunitnou aktiváciou a kde a ako TLR rozpoznávajú svoje ciele, sa zaoberali v nasledujúcom článku [53].

TLR3 rozpoznáva dsRNA alebo jej syntetický ligand polyinozínová: kyselina polycytidylová [poly (I: C)] a je primárne zodpovedná za obranu proti vírusovým infekciám. Agonista TLR3 poly (I:C) je silné imunitné adjuvans v dôsledku jeho agonistických aktivít na TLR-3, MDA5 a RIG-I. Poly (I: C) bol vyvinutý na napodobňovanie patogénnej infekcie a na zvýšenie aktivácie imunitného systému na podporu protirakovinovej liečby. Hoci TLR boli prvýkrát identifikované v bunkách imunitného systému, nedávne štúdie ukazujú, že môžu byť exprimované aj v nádorových bunkách.

V predklinických a klinických štúdiách sa poly (I:C) a jeho derivát poly-ICLC použili ako adjuvans vakcíny proti rakovine a zistilo sa, že zosilňujú protinádorové imunitné odpovede a prispievajú k eliminácii nádoru na zvieracích modeloch nádorov a u pacientov [54]. Modifikovaní agonisti TLR3 (Ampligen®, Hiltonol®, poly ICLC) sa už používajú v klinických štúdiách na liečbu rakoviny ako samostatné látky alebo v kombinácii s inými liekmi. Agonisty TLR30 môžu súčasne indukovať apoptózu a aktivovať imunitný systém, vďaka čomu sú ligandy TLR3 atraktívnou terapeutickou možnosťou na liečbu rakoviny [55,56].

Uvádza sa, že poly (I: C) v komplexe s polyetylénimínom (BO-112) spôsobuje apoptózu nádorových buniek. Intratumorálna liečba BO-112 subkutánnych myších nádorov viedla k pozoruhodnej lokálnej kontrole ochorenia v závislosti od typu-1 interferónu a gama-interferónu [57] a podávala sa pacientom s rakovinou v kombinácii s inhibítormi kontrolných bodov so sľubnými účinkami [ 58]

6.1.2. Látky, ktoré inhibujú imunosupresívne bunky: MDSC a/alebo Tregs

Hostiteľské imunitné bunky so supresívnym fenotypom predstavujú významnú prekážku úspešnej imunoterapie metastatického karcinómu. Spomedzi supresorových buniek sú Tregs a MDSC významne zvýšené u hostiteľov s pokročilými malignitami.

Tregs hrá vo väčšine prípadov rakoviny ústrednú úlohu pri prispievaní k progresii ochorenia. Predpokladá sa teda, že supresívne mechanizmy sprostredkované Tregs významne prispievajú k zlyhaniu súčasných terapií, ktoré sa spoliehajú na indukciu alebo zosilnenie protinádorových reakcií. Deplécia Tregs anti-CD25, anti-FoxP3 alebo cyklofosfamid môže slúžiť na posilnenie protinádorovej imunity [59]. MDSC sú heterogénna populácia nezrelých myeloidných buniek, ktoré sú zvýšené pri mnohých typoch rakoviny. MDSC hrajú ústrednú úlohu pri potláčaní imunitného systému hostiteľa prostredníctvom mechanizmov, ako je argináza-1, a uvoľňovania imunosupresívnych faktorov, ako sú reaktívne formy kyslíka (ROS), oxid dusnatý (NO) a cytokíny. Zistilo sa, že blokáda náboru MDSC blokovaním chemokínových receptorov, diferenciácia MDSC na makrofágy a blokovanie funkcie MDSC sú nevyhnutné pre účinnú protinádorovú imunoterapiu [60].

6.1.3. Inhibítory ciest na potlačenie imunity: blokáda kontrolných bodov

V posledných rokoch nabrala imunoterapia rakoviny na intenzite, keď bol hlásený terapeutický prínos monoklonálnych protilátok proti kontrolným bodom imunity (CTLA-4/CD80/CD86 a PD-1/PD L1). V nadväznosti na to sa skúmali priaznivé protinádorové účinky kombinácie inhibítorov kontrolných bodov s rôznymi spôsobmi zrušenia. V roku 2019 FDA schválila inhibíciu PD-1 ako liečbu prvej línie pre pacientov s metastatickým alebo neresekovateľným, rekurentným spinocelulárnym karcinómom hlavy a krku (HNSCC), pričom schválila pembrolizumab v kombinácii s platinou a fluóruracilom pre všetkých pacientov s HNSCC a pembrolizumab ako jediné činidlo pre pacientov s HNSCC, ktorých nádory exprimujú PD-L1. Tieto schválenia znamenali prvé nové terapie pre týchto pacientov od roku 2006, ako aj prvé schválenia imunoterapie pre toto ochorenie [61]. Inhibítory PD1/PD-L1 zahŕňajú peptidy, chemické zlúčeniny s malou molekulou a protilátky. Niekoľko schválených protilátok zameraných na PD-1 alebo PD-L1 bolo patentovaných s dobrými liečebnými účinkami pri rôznych typoch rakoviny v klinickej praxi. Zatiaľ čo súčasná protilátková terapia čelí prekážke vo vývoji, niektoré spoločnosti sa pokúsili vyvinúť sprievodné testy PD-L1 na výber pacientov s lepším diagnostickým potenciálom [62].

Vzhľadom na nižšiu mieru odozvy na terapie inhibítormi imunitných kontrolných bodov (ICI) výskumníci vykonali rozsiahlu prácu a preukázali, že terapie ICI boli ovplyvnené kombináciou prediktívnych biomarkerov súvisiacich s genomikou, expresiou imunitných kontrolných bodov, niektorými charakteristikami v mikroprostredí a črevným mikrobiómom [63]. ].

6.2. Časticová radiačná terapia v kombinácii s imunostimulanciami môže dosiahnuť vyššiu úroveň kontroly nádorov primárnych lézií a metastáz

Vzhľadom na aktiváciu špecifickej protinádorovej imunity po deštrukcii nádoru pomocou DaRT na báze alfa-žiarenia sa uskutočnila séria experimentov, aby sa preskúmalo, ako je možné vynútiť tento účinok manipuláciou imunitnej odpovede. Kombinácia intratumorálneho alfa žiarenia s TLR agonistom, CpG, vedie k lepšej kontrole primárneho nádoru a eliminácii pľúcnych metastáz u myší so slabo imunogénnym adenokarcinómom DA3 [42].

V následných štúdiách sa úsilie o posilnenie potencie protinádorového účinku, vyvolaného odstránením nádoru semenami naplnenými Ra-224-, uskutočnilo dvoma prístupmi: (1) neutralizácia imunosupresívnych buniek, ako sú regulačné T bunky (Tregs) a supresorové bunky odvodené od myeloidu (MDSC) a (2) zosilnenie imunitnej odpovede imunoadjuvanciami. Ra-224-naložené semená boli vložené do nádorov adenokarcinómu prsníka DA3 a myši boli tiež liečené inhibítorom MDSC (sildenafil) alebo inhibítorom Treg (cyklofosfamid v nízkej dávke) alebo agonistom TLR-9, CpG, alebo kombinácia týchto imunomodulátorov. Kombinácia všetkých štyroch terapií viedla k úplnému odmietnutiu primárnych nádorov a eliminácii pľúcnych metastáz. Liečba inhibítormi DaRT a Treg alebo MDSC (bez CpG) tiež viedla k významnej redukcii veľkosti nádoru, zníženiu pľúcnej metastatickej záťaže a predĺženiu prežívania v porovnaní s príslušnými kontrolami [64].

Podobný prístup sa použil v štúdii, v ktorej sa na myšom modeli rakoviny hrubého čreva CT26 skúmali imunomodulačné stratégie na posilnenie protinádorovej imunitnej odpovede indukovanej DaRT. DaRT použitý v kombinácii s TLR9 agonistom CpG, TLR3 agonistom, poly I:C alebo s TLR1/2 agonistom XS15 spomalil rast nádoru a zvýšil mieru odmietnutia nádoru v porovnaní so samotným DaRT. Alfa žiarenie s CpG alebo XS15 vyliečilo 41 percent a 20 percent myší. Keď sa DaRT aplikoval v kombinácii s CpG, inhibítorom Treg cyklofosfamidom a inhibítorom MDSC sildenafilom, miera vyliečenia sa zvýšila zo 41 percent na 51 percent zvierat. Vyliečené zvieratá odmietli provokáciu buniek CT26, ale nie buniek DA3 (rakovina prsníka) a experimentmi s pasívnym prenosom sa ukázalo, že vyliečené myši majú špecifické anti-CT26 lymfocyty. [65]. Vyššie uvedené štúdie boli rozšírené o ďalšie modely nádorových buniek a imunostimulátory. Nádory odvodené od trojnásobne negatívneho karcinómu prsníka (4T1), pankreasu (Panc02) a spinocelulárneho karcinómu (SQ2) boli vystavené semienkam DaRT naplneným Ra{27}}a imunostimulácii. Intratumorálne podanie poly (I:C)-polyetylénimínu (poly(I:C)-PEI) sa použilo na aktiváciu RIG-1-podobných receptorov (RLR) a poly(I:C) bez PEI sa použilo na aktiváciu TLR. Poly (I: C), s alebo bez PEI, pred DaRT spomalil rast nádorov a vyvolal špecifickú protinádorovú aktivitu. Liečba inhibítorom T-regulačných buniek alebo epigenetickým liekom, decitabínom, zintenzívnila protinádorové prejavy kombinácie DaRT a poly(I:C)-PEI a predĺžila mieru prežitia v dôsledku klírensu pľúcnych metastáz [66].

V nedávnej štúdii sme skúmali deštrukciu nádoru a aktiváciu systémovej protinádorovej imunity u myší so solídnymi nádormi myšieho spinocelulárneho karcinómu (SQ2) semenami naloženými Ra-224- v kombinácii buď s poly(I:C)-PEI alebo anti- PD-1 alebo oboje. Zaznamenal sa vývoj nádoru a vyhodnotila sa protinádorová imunita. Subkutánne semená obsahujúce Ra-224- (DaRT) a anti-PD-1 účinne spomalili progresiu nádoru v porovnaní so samotným DaRT a najsilnejší účinok sa dosiahol kombináciou DaRT a Poly (I:C) a anti-PD{10}}.

Protinádorové účinky alfa-žiarenia a imunomanipulácie boli tiež overené v experimentálnom systéme myší s myšacími modelmi mnohopočetného myelómu, ktoré exprimujú nádorový antigén CD138 a ovalbumín (OVA). Zvieratá boli ošetrené alfa žiaričom, bizmutom-213, spojeným s anti-CD138 protilátkou, po čom nasledoval adoptívny prenos OVA-špecifických CD8 plus T buniek (OT-I CD8 plus T bunky). Pozorovala sa významná kontrola rastu nádoru a zlepšenie prežitia u zvierat liečených kombinovanou liečbou [67].

V dôležitej štúdii sa porovnávali uhlíkové iónové a fotónové žiarenie, pokiaľ ide o ich schopnosť stimulovať protinádorovú imunitu samostatne a v kombinácii s inhibítormi kontrolných bodov. Myši s pokročilým osteosarkómom (LM8) niesli dve nádorové lézie a jedna z nich bola ožiarená iónmi uhlíka alebo röntgenovými lúčmi v kombinácii s dvoma inhibítormi imunitných kontrolných bodov (CPI) (anti-PD-1 a anti-CTLA{ {6}}). Kombinovaný protokol uhlíkových iónov a inhibítorov imunitných kontrolných bodov podávaných postupne bol najúčinnejší pri spomalení rastu neožiareného nádoru (abskopálny nádor). Kombinácia imunoterapie s oboma typmi žiarenia v podstate potlačila metastázy, pričom uhlíkové ióny boli účinnejšie. Samotná liečba uhlíkovými iónmi tiež znížila počet pľúcnych metastáz účinnejšie ako röntgenové lúče. Vyšetrenie abskopálnych tumorov u zvierat liečených ožarovaním a kombináciou CPI odhalilo zvýšenú infiltráciu buniek CD8 plus [68].

7. Zhrnutie

Štúdie zhrnuté v tomto prehľade jasne ukazujú, že zrušenie pevných nádorov sprostredkované časticovým žiarením môže podporiť špecifickú protinádorovú imunitu u experimentálnych zvierat a prejav abskopálnych účinkov u pacientov s rakovinou. Okrem toho môžu byť takéto imunitné reakcie zosilnené imunoadjuvanciami, inhibíciou imunitných supresorových buniek a inhibítormi kontrolných bodov, ktoré uľahčujú funkčnosť protinádorových imunitných buniek. Takéto aktivity imunitnej odpovede pôsobia na odstránenie reziduálnych nádorových buniek v nádorových miestach a vzdialených metastatických lokusoch.

Či je žiarenie častíc s vysokým LET pri premene nádoru na imunogén lepšie ako žiarenie s nízkym LET, je stále otvorenou otázkou. Zistenie, že časticové žiarenie môže pôsobiť v hypoxických podmienkach, je však výhodou aj z hľadiska uľahčenia protinádorovej imunity. Ďalším bodom, ktorý treba zvážiť, aj keď to treba z imunologického hľadiska podložiť, je, že žiarenie častíc môže spôsobiť menšie poškodenie okolitých tkanív a krvných ciev, ktoré privádzajú imunitné bunky do miesta nádoru.

Intratumorálne alfa žiarenie, protónové žiarenie a uhlíkové ióny by sa teda mali pri liečbe metastatického karcinómu v kombinácii s imunomodulačnými činidlami veľmi brať do úvahy.

Príspevky autora:

Všetci autori prispeli rovnakým dielom. Všetci autori si prečítali publikovanú verziu rukopisu a súhlasili s ňou.

Financovanie:

Tento výskum nezískal žiadne externé financovanie.

Poďakovanie:

Autori sú vďační Tomerovi Cooksovi z Ben Gurion University, Izrael za jeho dôležité pripomienky k tejto recenzii.

Konflikt záujmov:

YK a IK sú konzultantmi spoločnosti Alpha Tau Medical, Tel Aviv, Izrael.

Referencie

1. Svetová zdravotnícka organizácia. Dostupné na internete: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/cancer (prístup 22. decembra 2020).

2. Dillekas, H.; Rogers, MS; Straume, O. Je 90 percent úmrtí na rakovinu spôsobených metastázami? Cancer Med. 2019, 8, 5574–5576. [CrossRef]

3. Hammerich, L.; Binder, A.; Brody, JD Očkovanie in situ: Imunoterapia rakoviny, personalizovaná aj bežne dostupná. Mol. Oncol. 2015, 9, 1966–1981. [CrossRef]

4. Krtek, RH Ožarovanie celého tela; rádiobiológia alebo medicína? Br. J. Radiol. 1953, 26, 234–241. [CrossRef]

5. Nobler, MP Abskopálny efekt pri malígnom lymfóme a jeho vzťah k cirkulácii lymfocytov. Rádiológia 1969, 93, 410–412. [CrossRef]

6. Keisari, Y. Zrušenie nádoru a protinádorová imunostimulácia fyzikálno-chemickou abláciou nádoru. Predné. Biosci. 2017, 22, 310–347. [CrossRef]

7. Coley, WB Liečba malígnych nádorov opakovaným očkovaním erysipelu: So správou desiatich pôvodných prípadov. Am. J. Med. Sci. 1893, 10, 487–511. [CrossRef] 8. Upadhaya, S.; Hubbard-Lucey, VM; Yu, JX vývoj imuno-onkologických liekov pokračuje aj napriek COVID-19. Nat. Drug Discov. 2020, 19, 751–752. [CrossRef]

9. Zhang, Y.; Zhang, Z. História a pokrok v imunoterapii rakoviny: Pochopenie charakteristík imunitných buniek infiltrujúcich nádor a ich terapeutických dôsledkov. Bunka. Mol. Immunol. 2020, 17, 807–821. [CrossRef]

10. Sia, J.; Szmyd, R.; Hau, E.; Gee, HE Molekulárne mechanizmy žiarením indukovanej smrti rakovinových buniek: základ. Predné. Cell Dev. Biol. 2020, 8, 41. [CrossRef] 11. Oster, S.; Aqeilan, RI Programované poškodenie DNA a fyziologické DSB: Mapovanie, biologický význam a poruchy v chorobných stavoch. Cells 2020, 9, 1870. [CrossRef] 12. Kraft, G. Rádiobiologické a fyzikálne základy rádioterapie protónmi a ťažšími iónmi. Strahlenther. Onkol. 1990, 166, 10-13. [PubMed]

13. Schulz-Ertner, D.; Tsujii, H. Časticová radiačná terapia pomocou protónových a ťažších iónových lúčov. J. Clin. Oncol. 2007, 25, 953-964. [CrossRef] [PubMed]

14. Skarsgard, LD Rádiobiológia s ťažkými nabitými časticami: historický prehľad. Phys. Med. 1998, 14 (Suppl. 1), l–19.

15. Franken, NA; ten Cate, R.; Krawczyk, PM; Stap, J.; Haveman, J.; Aten, J.; Barendsen, GW Porovnanie hodnôt RBE alfa-častíc s vysokým LET pre indukciu DNA-DSB, chromozómových aberácií a bunkovej reprodukčnej smrti. Radiat. Oncol. 2011, 6, 64. [CrossRef] [PubMed]

16. Pinto, M.; Cena, KM; Michael, BD Dôkaz zložitosti v nanometrovej mierke radiáciou indukovanej DNA DSB ako determinant kinetiky opätovného spojenia. Radiat. Res. 2005, 164, 73–85. [CrossRef]

17. Obe, G.; Johannes, C.; Ritter, S. Počet a nie molekulárna štruktúra dvojvláknových zlomov DNA je dôležitejší pre tvorbu chromozomálnych aberácií: Hypotéza. Mutat. Res. 2010, 701, 3–11. [CrossRef]

18. Nelson, BJB; Andersson, JD; Wuest, F. Cielená alfa terapia: Pokrok vo výrobe rádionuklidov, rádiochémii a aplikáciách. Pharmacol. Ther. 2020, 13, E49. [CrossRef]

19. Sgouros, G.; Bodei, L.; McDevitt, MR; Nedrow, JR Rádiofarmaceutická terapia pri rakovine: Klinické pokroky a výzvy. Nat. Drug Discov. 2020, 19, 589–608. [CrossRef]

20. Arazi, L.; Cooks, T.; Schmidt, M.; Keisari, Y.; Kelson, I. Liečba solídnych nádorov intersticiálnym uvoľňovaním spätných krátkotrvajúcich alfa žiaričov. Phys. Med. Biol. 2007, 52, 5025-5042. [CrossRef] [PubMed]

For more information:1950477648nn@gmail.com